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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

引入功能安全理念,武装煤矿智能化装备

2023-11-17   来源:IntelMining智能矿业

随着煤矿智能化装备、煤矿机器人的应用日益广泛,各类装备电子系统愈加复杂,由其故障导致的风险也越来越高。为避免智能化控制功能失效带来安全隐患,迫切需要将功能安全的理念引入煤矿智能化装备及控制系统的建设中。


功能安全是有关安全控制系统安全性、可靠性方面的一种先进技术措施与安全管理理念。其含义为安全系统的任一随机故障、系统故障或共因失效都不会导致系统处于危险状态,装置或控制系统的安全功能无论在正常情况或者存在故障的情况下都应保证正确实施。


近年来,随着自动化采煤设备的广泛应用,矿业领域对功能安全越来越重视。为了加强对自动采矿系统的安全管理,美国矿山安全和健康监察局委托美国国家职业安全与健康研究所制定了采矿系统功能安全框架, 针对采矿业特点做出了相应规范,在应用中取得了良好的效果。澳大利亚提出了自动采矿系统的风险控制和功能安全规划设计指导。国际矿业联盟于2020年发布了采矿自动控制方面的功能安全导则,并随着采矿技术发展动态更新。


在我国,功能安全技术受到石油化工、铁路运输、核电、汽车制造等行业的高度重视,但在煤炭领域至今还没有引入功能安全的概念。煤炭领域标准中涉及装 备安全的要求,集中在防爆安全和电气安全 ,在功能安全方面暂无相关标准及要求。在当前煤矿自动化、智能化快速发展的大背景下,迫切需要提高装备安全水平,引入功能安全理念。


功能安全要求涵盖了电气安全、EMC(电磁兼容性)、环境测试的要求,引入了可靠性工程和概率论支持硬件相关的定量分析 方法,基于失效应有避免和控制的技术措施,并且针对系统及软件的开发过程以生命 周期模型方式提出了各阶段具体要求。通过进行功能安全设计开发,除可提升智能化装备的安全性和可靠性外,也将有助于煤机装 备制造企业自主知识产权的有效保护,将从 装备技术水平、产品附加值等方面为煤矿智能化设备赋能。


安标国家中心在前期广泛调研、技术储备的基础上,于2022 年开展专项科研攻关 ,联合中国煤科澳大利亚研发中心,德国、澳大利亚等国认证机构共同开展技术合作,探索煤矿功能安全评估方法。


下一步,安标国家中心将联合检测检验机构、设备生产厂家,共同提出煤炭领域功能安全整体规划。该规划将针对智能化装备 及系统的安全功能,研究适合于我国煤矿的功能安全评估方法,形成煤矿装备功能安全基础标准与标准体系框架,推进功能安全要求在我国煤矿领域的实施应用,逐步在矿用动力电源、煤矿机器人、监测控制系统、无人驾驶车辆等新技术装备中有序推进功能安全评估与认证,有效提升煤矿智能化装备及系统的安全水平。

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